《现代设计方法》课程设计任务书

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1、《现代设计方法》课程训练任务书学院机械工程学院专业机械设计制造及自动化学生姓名班级、学号训练报告题目有限元和优化设计技术参数、内容及要求：一、有限元课程训练1.学习CAE软件ANSYS,主要上机练习有（1）连杆的静力学分析（2）桁架的有限元分析（3）梁与曲轴结构的内力计算（4）压力容器的静力学分析（5）机翼模型的模态分析（6）压杆稳定临界载荷计算（7）过盈配合与拔销耦合分析2.由学生通过调研，在工厂、企业或科研单位进行工程实践的基础上，结合实际需要自己拟定的题目。二、优化课程上机调试优化计算程序，并结合工程

2、实际自找算例进行计算。主要上机练习有：（1）二次插值法（2）Powell法（3）惩罚函数进度安排：一、有限元上机（20学时）第1次上机（4学时）：学习ANSYS软件，作练习1、2；第2次上机（4学时）：学习ANSYS软件，作练习3、4；第3次上机（4学时）：学习ANSYS软件，作练习5、6；第4次上机（4学时）：学习ANSYS软件，作练习7；第5次上机（4学时）：自拟题目上机。二、优化设计上机（12学时）优化计算程序的调试及计算算例注：利用业余时间撰写课程设计说明书。指导教师（签字）：2011年3月11日教

3、研室主任（签字）2011年3月11日22一绪论………………………………………………3二简支梁静力分析2.1工程问题…………………………………….42.2力学模型……………………………………42.3有限元模型…………………………………62.4结果分析2.4.1有限元结果………………………….152.4.2分析方法结果……………………….152.4.3结果比较与结论…………………….16三优化设计3.1进退法与黄金分割法简介………………..163.2进退法黄金分割法计算框图……………..173.3问题与结果……

4、…………………………..193.4运行程序…………………………………..203.5结果分析…………………………………..21四总结…………………………………………….22五参考文献……………………………………….2222绪论设计是人类一种复杂的思维过程，是创造性的劳动，是人类改造自然的基本活动之一。人类在认识世界和改造世界的历史长河中，一直在从事着设计活动。从某种意义上说，是人类不断进行的创新活动，推动了人类文明的进步。现代设计方法是随着当代科学技术的飞速发展和计算机技术的广泛应用而在设计领域发展起来的一门

5、新兴的多元交叉学科，它所涉及的学科范伟非常广泛。主要有设计方法学、优化设计、可靠性设计、计算机辅助设计、动态设计、有限元法、工业产品造型设计、人机工程学、并行工程、价值工程、反求工程设计、模块化设计、相似性设计、虚拟设计、疲劳设计、三次设计等。在运用它们进行工程设计时，一般都以计算机作为分析、计算、综合、决策的工具。设计人员是新产品的重要创造者，对产品的设计和发展有重大影响。为了适应当代科学技术发展的要求和市场经济对设计人才的需要，必须加强设计人员的创新能力和设计素质的培养，现代设计方法就是为达此目的而开设

6、的。所以，今天学习现代设计方法，其目的不是要完全抛弃传统方法和经验，而是要在掌握传统方法和实践的基础上，再掌握一些新的设计理论和技术手段，从而推动设计方法和技术的进步，使传统设计方法产生质的变化。22有限元课程设计简支梁静力分析1工程问题在下图中，外伸梁上均布载荷的集度为q=3kN/m,集中力偶矩Me=3kN.m.,列出剪力方程和弯矩方程，并绘制剪力图和弯矩图。（《材料力学I，第四版，刘鸿文，P121，例4.4》2力学模型1、梁的参数：长度l=8m，宽度b=1m，厚度h=0.5m2、材料参数梁选择线性、弹性

7、、各向同性的材料。它的弹性模量E=207e5Pa.。3、梁的边界条件在节点A处受X方向、Y方向的约束；节点B受Y方向的约束。4、梁的载荷AB之间作用着均布载荷q=3kN/m，D点处沿顺时针方向的集中力偶矩Me=3kN.m。5、解析法求解由梁的平衡方程，求出支反力为FRA=14.5kN,FRB=3.5kN22分CA、AD、DB、三段考虑，列出剪力方程和弯矩方程，在CA段内，Fs(x)=-qx=-3x(0≤x＜2m)M(x)=-1/2qx²=-3/2x²(0≤x≤2m)在AD段内，Fs（x）=F–qx=14.5

8、-3x(2m＜x≤6m﹚M(x)=FRA((x-2)–1/2qx²=14.5(x-2)–3/2x²(2m≤x＜6m﹚M(x)是x的二次函数，根据极值条件dM(x)/dx=0得14.5-3x=0由此解出x=4.83m,即在这一截面上，弯矩为极值。代入上式得AD段内的最大弯矩为M=6.04kN·m当界面==截面取在DB段内时，用截面右侧的外力计算剪力和弯矩比较方便，结果为Fs(x)=-FRB=-3.5kN(6m≤x＜